Question

7．（1）元素M是短周期元素，其常量存在于海水中，单质被誉为“国防金属”．
①M的原子结构示意图为．
②以M、Al为电极，KOH溶液为电解质溶液，则负极的电极反应式为Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-．
（2）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO₂（g）+S（l）△H
①已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
S（l）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
则反应热△H=-270 kJ•mol^-1．
②其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图所示．260℃时Cr₂O₃（填“Fe₂O₃”、“NiO”或“Cr₂O₃”）作催化剂反应速率最快．Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe₂O₃的主要优点是Fe₂O₃作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO₂的转化率，从而节约大量能源．
③工业上还可用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃．某温度下用1.0mol•L^-1 Na₂SO₃溶液吸收纯净的SO₂，当溶液中c（SO${\;}_{3}^{2-}$）降至0.2mol•L^-1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂．
Ⅰ．此时溶液中c（HSO${\;}_{3}^{-}$）约为1.6 mol•L^-1．
Ⅱ．此时溶液pH=6．（已知该温度下SO${\;}_{3}^{2-}$+H⁺?HSO${\;}_{3}^{-}$的平衡常数K=8.0×10⁶，计算时SO₂、H₂SO₃的浓度忽略不计）

Answer 1

分析 （1）①元素M是短周期元素，其常量存在于海水中，单质被誉为“国防金属”，推断为镁；
②以Mg、Al为电极，KOH溶液为电解质溶液，则负极为Al；
（2）①根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
②根据图示内容对比260℃时SO₂的转化率来寻找反应速率最快，根据催化剂和二氧化硫转化率之间的关系来判断Fe₂O₃作催化剂的优点；
③Ⅰ、根据化学方程式结合物质的量之间的关系来计算；
Ⅱ、根据SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常数K来计算即可．

解答 解：（1）①元素M是短周期元素，其常量存在于海水中，单质被誉为“国防金属”，推断为镁，镁原子为12号元素，原子结构示意图为，
故答案为：；
②以Mg、Al为电极，负极的电极反应式为：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-，故答案为：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；
（2）①已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
反应2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）可以是①-②所得，所以该反应的焓变△H=-566kJ•mol^-1-（-296kJ•mol^-1）=-270kJ•mol^-1，
故答案为：-270；
②根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO₂的转化率，可以看出Cr₂O₃作催化剂时，反应速率最快，Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，但是Fe₂O₃作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO₂的转化率，从而节约大量能源，
故答案为：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO₂的转化率，从而节约大量能源；
③Ⅰ、当溶液中c（SO₃^2-）的浓度降至0.2mol•L^-1时，亚硫酸氢钠的生成浓度是1.6mol/L，故答案为：1.6；
Ⅱ、根据SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常数K=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$，所以c（H⁺）=$\frac{1.6}{0.2×8×1{0}^{6}}$mol/L=10^-6mol/L，即此时溶液的pH=6，故答案为：6．

点评 本题考查学生有关热化学、化学反应速率、弱电解质的电离等方面的知识，属于综合知识的考查，难度不大．